Yara Tulosten tulkinta

Muita Minera-projektin tuotoksia

Minera-mallin sovelluksia	· Luikonlahden tapaustutkimus · Luikonlahden sienitutkimusraportti
Muut	· Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt · Minera-hanke · MINERA Loppuseminaari · Kauppila T, Makkonen S, Komulainen H, Tuomisto JT: Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. · Lehdistötiedote 15.4.2013 · Kohdekohtainen esimerkki · Lyhenteet ja määritelmät · Loppuraportti kokonaismalli · Kaivostoiminnan ympäristöterveysriskien arviointi (suojattu sivu) · Mallinnusohjelmat päästöjen arvioinnissa · Viitearvot · Talvivaaran kaivoksen terveysvaikutukset · Loppuraportti · Raportti · Yaran tapaustutkimus
Muita kaivostoimintaan liittyvää	· Vesijalanjälki · Hyvä kaivos pohjoisessa · Yhteiskuntatieteellinen kaivostutkimus Itä-Suomen yliopistossa · Teemasivu:Kaivostoiminnan vaikutusarviointi

TULOSTEN TULKINTA

Vesinäytteiden pitoisuustarkastelu

Pintavesinäytteiden nonyylifenolietoksylaatin keskipitoisuuksia on verrattu sisämaan pintavesien ympäristönlaatunormiin (Valtioneuvoston asetus 868/2010, taulukko 1). Ympäristönlaatunormissa käytetty kokonaistoksisuus lasketaan kaavalla:

∑ (Cx * TEF),

Jossa Cx on kunkin nonyylifenolisen yhdisteen pitoisuus koko vesinäytteessä ja TEF on toksisuusekvivalenttikerroin joka on nonyylifenolietoksylaatille 0,5. Ympäristönlaatunormina on sovellettu enimmäispitoisuutena ilmaistua ympäristönlaatunormia (MAC-EQS, taulukko 1). Ympäristönlaatunormin suurimman sallitun pitoisuuden soveltaminen tarkoittaa, että mitattu pitoisuus ei ylitä normia missään seurantapisteessä (Valtioneuvoston asetus 868/2010). Kokonaistoksisuuden avulla laskettu suurin sallittu pitoisuus nonyylifenolille on 2,0 μg/l ja nonyylifenolietoksylaatille 4,0 μg/l (taulukko 1).

Tarkastelussa havaitaan, että normi ylitetään jokaisessa rikastushiekka-altaalta tulevan pintaveden mittauspisteessä (taulukko 8, kuva 6). Ympäristönlaatunormi kuitenkin alitetaan jokaisessa Kuuslahden vesinäytepisteessä (taulukko 8, kuva 6). Tämä johtuu Kuuslahden ja Sikopuron vesien sekoittumisesta Sikopuron suistossa. Valtioneuvoston asetuksessa (868/2010) annetaan mahdollisuus määritellä sekoittumisvyöhyke, jossa haitallisen aineen pitoisuudet pienenevät alle ympäristönlaatunormin. Sekoittumisvyöhykkeen ulkopuolella haitallisen aineen pitoisuuden tulee olla jokaisessa mittauspisteessä alle ympäristönlaatunormin (Valtioneuvoston asetus 868/2010).

Pintavesien pitoisuuksista havaitaan, että merkittävää pitoisuuksien alenemista ei tapahdu veden kulkeutuessa Sikopuron laskuuomaa pitkin. Jaakonlammesta kemialliseen puhdistamoon lähtevän veden nonyylifenolietoksylaattipitoisuudeksi määritettiin 104 μg/l ja puhdistamolta ulostulevan veden pitoisuudeksi 44 - 136 μg/l (ka 106 μg/l). Sikopuron alajuoksulta määritetyt pitoisuudet ovat samaa luokkaa 47 – 102 μg/l (ka 92 µg/l). Sikopuron laskiessa Kuuslahteen pitoisuudet laimenevat viidenteenkymmenenteen osaan (1,7 μg/l).

Näytepiste	Näytetunnus	Kuvaus	t [°C]	pH	cond [µS/cm]	O2- %	O2 [mg/l]	Orp [mv]
104	Tehdasvesi	Rikastamon kiertovesi	24,44	10,2	1435	67	5,52	158
101	Suoto1	Suotovesinäyte lähellä rötikönpuron mittapatoa ja pohjavesiputkea MMP1	4,99	6,97	587	39	4,93	-14,5
	MMP1 pato	Mittapadon kohdalta tehdyt Ysi-mittaukset (ei vesinäytettä)	6,51	6,95	624	16	2	-22,5
110	MMP1	pohjavesinäyte	5,16	6,77	433	21	2,65	-13,1
103	Jaakonlampi	Jaakonlammen suodattamaton vesinäyte, otettu puhdistamon imuputkesta	18,99	9,43	999	76	7,01	142,2
105	SP1	Puhdistamosta selkeytysaltaan jälkeen Sikopuroon tuleva	17,96	7,64	1026	102	9,63	177,4
108	SP2	Sikopuro rummun jälkeen Kuuslahteen menevä	17,27	8,48	1010	92	8,81	113
106	Sikopuron suisto_pinta	Sikonpuronsuisto/Kuuslahti, Ysi-mittaukset 1 metrin syvyydeltä	19,55	7,9	75	88	8,06	140,4
109	Sikopuron suisto_pohja	Sikonpuronsuisto/Kuuslahti, Ysi-mittaukset 8 metrin syvyydeltä	19,47	7,51	110	87	8,02	151,3
111	Juurusvesi2_pinta	Ysi-mittaukset 1 metrin syvyydeltä	19,8	7,68	66	88	8,06	151,8
112	Juurusvesi2_keski	Ysi-mittaukset 10 metrin syvyydeltä	14,86	7,36	44	53	5,35	165
113	Juurusvesi2_pohja	Ysi-mittaukset 18 metrin syvyydeltä	7,51	7,2	51	26	3,15	178,5

Taulukko 7. Kenttämittausten tulokset. Mittausten sijainnit on esitetty kuvassa 2 lukuun ottamatta näytetunnusta MMP1 pato, jonka tarkkaa sijaintia ei tiedetty raportin kirjoittamisen hetkellä.

Näyte	Näytetunnus	Kokonaistoksisuus ∑(Cx * TEF)
101	Suoto1	45,15
102	Jaakonlampi_Suod.	51,75
103	Jaakonlampi	35,5
105	SP1	22,1
4	SP1 Yara	56,35
5	SP1 Yara	55,95
14	SP1 Yara	49,35
15	SP1 Yara	63,2
24	SP1 Yara	59,4
25	SP1 Yara	68,15
108	SP2	23,6
9	SP2 Yara	50,2
10	SP2 Yara	51,25
19	SP2 Yara	42,9
20	SP2 Yara	45,2
29	SP2 Yara	41,6
30	SP2 Yara	50,45
106	Sikopuron suisto_pinta	0,615
109	Sikopuron suisto_pohja	1,07
111	Juurusvesi2_pinta	0,385
112	Juurusvesi2_keski	0,12
113	Juurusvesi2_pohja	0,375

Taulukko 8. Laskettu nonyylifenolietoksylaatin kokonaistoksisuus pintavesien näytepisteillä.

Sedimenttinäytteiden pitoisuustarkastelu

Suomen lainsäädännössä ei ole asetettu raja- tai kynnysarvoja nonyylifenolietoksylaattien pitoisuuksille maaperässä. Tämän vuoksi pitoisuustarkastelu keskittyy pääsääntöisesti pitoisuuksien vertaamiseen sedimenttinäytepisteiden sekä vesinäytepisteiden välillä. Sedimenttien pitoisuuksia on lisäksi verrattu Vesiympäristölle haitalliset ja vaaralliset aineet –mietinnössä ehdotettuun haitattomaan pitoisuustasoon sedimentissä (Karvonen et al. 2005). Mietinnössä haitattomaksi pitoisuudeksi nonyylifenoleille määritettiin ≤0,180 mg/kg (180 ng/g) ja nonyylifenolietoksylaateille ≤0,360 mg/kg (360 ng/g).

Pitoisuuksien suuri vaihtelu sedimenttinäytepisteiden välillä viittaisi sedimentaationopeuksien vaihteluun näytepisteiden välillä. Huomattavaa on, että rikastushiekan nonyylifenolietoksylaattipitoisuudet ovat pääsääntöisesti pienempiä kuin rikastushiekka-altaasta virtaavissa ojissa. Lisäksi vesinäytteiden pitoisuudet ovat pienempiä kuin sedimenttinäytteiden. Edellä mainitut havainnot viittaavat siihen, että nonyylifenolietoksylaatit rikastuvat sedimentteihin Yara Suomi Oy:n kaivos- ja tehdasalueella sekä Kuuslahdella mutta eivät rikastushiekkaan. Vesinäytteiden pienemmät pitoisuudet sedimenttinäytteisiin verrattuna voidaan selittää myös pitoisuuden laimenemisella sateen ja valunnan vaikutuksesta. Tätä laimenemista pidetään kuitenkin pienenä. Näytteen SA2 pitoisuus on kuusinkertainen verrattuna rinnakkaisnäytteen SA1 pitoisuuteen. Varmaa syytä näin suureen eroon ei pystytä määrittämään mutta syyksi epäillään näytteen heterogeenisuutta.

Sedimenttien haitaton nonyylifenolietoksylaattien pitoisuustaso (Karvonen et al. 2005) ylitetään näytepisteillä Puro 1 ja SA2 (kuva 2).

Kuva 6. Pitoisuus- ja kuormitustiedot sekä ympäristönlaatunormit pintavesille Yara Suomi Oy:n Siilinjärven tehdas- ja kaivosalueella.|

Kuormituksen arviointi

Kuormituksen arviointi on tehty kertomalla analyysista saadun nonyylifenolietoksylaatin keskiarvopitoisuus vesistöön virtaavan vesireitin virtaamalla. Tulokset ilmoitetaan grammoina vuorokaudessa ja kilogrammoina vuodessa (taulukko 9, kuva 6). Sikopuron vesireitin varrelta on otettu useita näytteitä eri kohdista, joten sen osalta saadaan vaihteluväli. Heinä-elokuu 2010 oli hyvin vähäsateinen. Tämän johdosta sekä Sikopuron pienestä valuma-alueesta johtuen voidaan olettaa, että suurin osa kyseisenä aikana Sikopuroon virtaavasta vedestä tuli rikastushiekka-altailta. Näin ollen pitoisuuksia ja sitä kautta myös koko vuoden virtaamaan perustuvaa kuormitusta voidaan pitää maksimikuormituksena. Kuormitukselle ei ole määritelty raja-arvoja ympäristöluvassa (Itä-Suomen ympäristölupa-virasto 2006).

Virtaamatiedot on saatu Yara Suomi Oy:lta. Rötikönpuron osalta virtaamatietona on käytetty Rötikönpuro 1 suotovesistä 23.8.2010 mitattua virtaamalukemaa 68 m³/d. Sikopuron osalta virtaamatietona käytettiin heinäkuun 2010 ja elokuun 2010 keskimääräisiä virtauksia, 21651 m³/d ja 12560 m³/d. Kuuslahteen laskevan Sikopuron vesinäytteiden pohjalta laskettu kuormitus vaihtelee välillä 202,6 kg/a ja 1077,1 kg/a (555-2951 g/d, näytteet SP1, SP1 Yara, SP2, SP2 Yara). Näin ollen maksimikuormituksena Kuuslahteen voidaan pitää n. 1080 kg/a. Rötikköpuron kautta tuleva laskennallinen kuormitus on 2,2 kg/a (näyte Suoto1). Tätä tulosta ei voida kuitenkaan pitää kokonaiskuormituksena Kolmisopenjärveen ja Syrjänlampeen. Kokonaiskuormitus Mustin rikastushiekka-altaan länsipuolelle on saatu laskemalla yhteen rikastushiekka-altaan suotovesien virtaamat (23.8.2010, 812 m³/d) ja kertomalla saatu tulos näytteen Suoto1 keskiarvopitoisuudella. Näytteestä Suoto1 saadun keskiarvopitoisuuden on oletettu vastaavan myös muiden suotovesien keskiarvopitoisuuksia. Laskettu kokonaiskuormitus Mustin rikastushiekka-altaan länsipuolelle on 26,8 kg/a. Mustin rikastushiekka-altaan itäpuolelle Pitkänlampeen tulevaa kuormitusta ei ole laskettu.

Lisäksi laskettiin kuormitus Mustin rikastushiekka-altaaseen käyttäen vesitasekaaviosta saatua virtaamaa, 28000 m³/d, sekä kiinteiden aineiden vuorokausikuljetusta, 22800 t/d. Rikastamon kiertoveden pitoisuudeksi määritettiin n. 1200 ± 90 µg/l. Rikastushiekasta mitatut NPEO-pitoisuudet olivat 93 ja 241 ng/g dw, joten rikastushiekan mukana kulkevan nonyylifenolietoksylaatin kuormituksen laskettiin olevan 3,8 kg/d. Rikastushiekka-alueelle tulevan nonyylifenolietoksylaatin laskennallinen kokonaiskuormitus on yhteensä n. 13700 kg/a. Rikastamolla käytetään nonyylifenolietoksylaattia n. 400 t/a, joten suurin osa nonyylifenolietoksylaatista jää rikasteeseen.

Näytepiste	Näytetunnus		ka µg/l	Virtaama m³/d	Kuormitus g/d	Kuormitus kg/a
Mustin allas
RHK1	RHK1 Kuormitus		1180	28000	33600	12264
RHK1	RHK1 pidättyminen		167	22800  (t/d kiintoainetta)	3800	1387
Rötikönpuro
101	Suoto1		90,3	68	6	2,2
Kokonaiskuormitus Mustin rikastushiekka-altaan länsipuolelle			90,3	812	73	27
Sikopuro
105	SP1		44,2	12 560	555	202.6
4	SP1 Yara		113	21 651	2440	890.6
5	SP1 Yara		112	21 651	2423	884.3
14	SP1 Yara		98,7	21 651	2137	780.0
15	SP1 Yara		126	21 651	2737	998.9
24	SP1 Yara		119	21 651	2572	938.8
25	SP1 Yara		136	21 651	2951	1077.1
108	SP2		47,2	12 560	593	216.4
9	SP2 Yara		100	21 651	2174	793.4
10	SP2 Yara		103	21 651	2219	810.0
19	SP2 Yara		85,8	21 651	1858	678.0
20	SP2 Yara		90,4	21 651	1957	714.4
29	SP2 Yara		83,2	21 651	1801	657.5
30	SP2 Yara		101	21 651	2185	797.4

Taulukko 9. Pitoisuusanalyysien ja virtaamamittausten perusteella tehdyt kuormitusarviot.

Kuormitushistoria

Sikopuron suiston pintasedimentin (0-4 cm) nonyylifenolietoksylaattipitoisuudet olivat alhaisemmat kuin pohjasedimentin (4-12 cm) pitoisuudet (kuva 4). Juurusvedellä pitoisuudet sen sijaan laskivat sedimentissä syvemmälle (> 9 cm) mentäessä (kuva 5). Shang et al. (1999) on havainnut nonyylifenolietoksylaattien hajoamisen olevan hidasta sedimentissä. Näin ollen voidaan olettaa, että havaitut pitoisuudet kuvastavat kuormitushistoriaa. Erot profiileissa Sikopuron ja Juurusveden välillä ovat selitettävissä erilaisilla sedimentaationopeuksilla. Sedimentaationopeus Juurusvedellä on todennäköisesti suhteellisen tasainen, kun taas Sikopurossa sedimentaationopeudet voivat vaihdella sadannan ja valuman sekä Jaakonlammen ylivirtauksen vaihtelun vuoksi.

Nonyylifenolietoksylaatin hajoaminen ja sen vaikutukset

Nonyylifenolietoksylaattien haitallista muuntumistuotetta nonyylifenolia ei löydetty yhdestäkään näytteestä. Nonyylifenolia syntyy nimenomaan hapettomissa olosuhteissa ja erityisen otolliset olosuhteet tapahtumalle on jäteveden biologisen puhdistuksen aikana (Zhang et al. 2008). Yara Suomi Oy:n Siilinjärven tehtaan ja kaivoksen vesille ei tehdä biologista puhdistusta. Teoriassa nonyylifenolia voi myös syntyä vesistöjen hapettomissa pohjasedimenteissä, mutta muuntuminen on hidasta (Shang et al. 1999), joten riski haitallisten nonyylifenolipitoisuuksien syntymiselle alueella on pieni. Tätä arviota tukee myös se havainto, että yhdistettä ei havaittu myöskään vanhemmista sedimenttikerrostumista. Nonyylifenolietoksylaateilla sen sijaan voi olla kroonisia, subletaaleja vaikutuksia niissä vesipitoisuuksissa, joita Yaran tehtaan alueella on määritetty. Kuitenkin pitoisuudet laimenevat nopeasti Sikopuron suistossa.

Nonyylifenolietoksylaatin suotautuminen pohjaveteen

Rikastushiekka-altailta kulkeutuvien vesien reittien läheisyydessä maaperä koostuu pääsääntöisesti hienoainesmoreeneista sekä savista (Huttunen 2002a ja 2002b). Ne toimivat vettä pidättävinä kerroksina ja niiden vedenjohtavuus on yleensä matala, hienoainesmoreeneilla välillä 10^-7-10^-11 m/s ja savilla alle 10^-9 m/s (Airaksinen 1978). Maaperän ominaisuuksista johtuen nonyylifenolipitoisen veden suotautumista maaperän pohjaveteen pidetään pienenä. Tätä tulkintaa tukee Rötikönpuron mittapadon läheisyydestä (Näyte Suoto1, näytepiste 101, kuva 2) sekä pohjavesiputki MMP1:stä otettujen vesinäytteiden analyysitulokset. Pintavesinäytteen Suoto1 nonyylifenolietoksylaatin keskipitoisuus on 90,3 μg/l, kun taas pohjavesiputkessa MMP1 (näytepiste 110), joka sijaitsee alle 30 metrin päässä Suoto1-näytteen ottopaikasta, keskipitoisuus on 1,23 μg/l. Lisäksi on havaittu, että nonyylifenolietoksylaattipitoisuuksissa tapahtuu 96 % pudotus veden suotautuessa glasifluviaalisen kerroksen läpi pohjaveteen (Ahel et al. 1996).

Kalliopohjaveden virtausnopeuteen vaikuttaa suuresti kallion halkeilun ja rakoilun määrä sekä rakojen mahdollinen täyttyminen sedimenteillä. Kallioperän rakoilu ja ruhjeisuus vaikuttavat myös suotautuvan kalliopohjaveden määrään. Karttatulkinnan perusteella nonyylifenolietoksylaattipitoista vettä voi suotautua kalliopohjaveteen Mustin rikastushiekka-altaan itä- ja länsipuolien kallioalueilta sekä Raasion rikastushiekka-altaan länsipuolelta sekä keskialueelta, joissa rikastushiekka on kasattu suoraan kallion päälle. Alueilla, joissa kallioperää peittää hienoainesmoreeni, nonyylifenolietoksylaattipitoisen veden suotauminen kallioperän pohjavedeksi on oletettu olevan vähäistä. Nonyylifenolietoksylaattipitoinen vesi voi levitä laajallekin alueelle kalliopohjavesien mukana. Yleisesti kallioperän pohjavesien virtausnopeus pienenee syvemmälle mentäessä rakojen pienentyessä ja sulkeutuessa paineen vaikutuksesta. Kallioperässä virtausnopeudet vaihtelevat yleisesti välillä 10³-10^-3 cm/d. Tässä tutkimuksessa ei kallioperän rakoilua ole tutkittu, joten nonyylifenolietoksylaattipitoisen veden suotautumista kalliopohjavedeksi ei voida sulkea pois.

Mallinnus

EUSES 2.0.3-malli ennustaa pintaveden alueelliseksi pitoisuudeksi (PEC) 6,52 ng/l ja sedimentin pitoisuudeksi 0,29 ng/g ww. Tämä onkin realistinen arvio ottaen huomioon todennäköisen nopean laimenemisen tehdasalueelta kauemmas mentäessä. Kirjallisuudesta saadun toksisuusdatan perusteella voitiin arvioida ennustetut haitattomat pitoisuudet (PNEC) sekä näiden kahden suhteesta (PEC/PNEC) Yaran Siilinjärven tehtaan nonyylifenolietoksylaatti-rikastuskemikaalin käytöstä aiheutuvat riskit. Mallin mukaan riski ympäristölle on merkityksetön (RCR << 1, taulukko 10).

	PEC	PNEC	RCR (PEC/PNEC)
Pintavesi (mg/l)	6,52E-06	1,00E-04	0,07
Sedimentti (mg/kg ww)	2,91E-04	3,85E-03	0,08
Maaperä (mg/kg ww)	1,03E-08	3,07E-03	3,35E-06

Taulukko 10. Ennustetut pitoisuudet eri ympäristön osissa (PEC), ennustetut haitattomat pitoisuudet (PNEC) sekä riskikerroin RCR).

KIRJALLISUUS

Ahel, M., Schaffner, C. & Giger, W. 1996. Behaviour of alkyphenol polyethoxylate surfactants in the aquatic environment: III. Occurrence and elimination of their persistent metabolites during infiltration of river water to groundwater. Water Research 30(1), 37–46 Airaksinen, J. U. 1978. Maa- ja pohjavesihydrologia. Kirjapaino Osakeyhtiö Kaleva, Oulu. 248 s.

Huttunen, T. 2002. Siilinjärvi. Suomen geologinen kartta 1:20 000, maaperäkartta, lehti 3331 11. Geologian tutkimuskeskus.

Huttunen, T. 2002. Kolmisoppi. Suomen geologinen kartta 1:20 000, maaperäkartta, lehti 3331 12. Geologian tutkimuskeskus.

Karvonen, A., Salminen, P., Silvo, K., Virtanen, V., Kulovaara, M., Palosaari, M., Blomgren, K.-E., Vahala, R., Mattila, J., Virtanen, M., Vanhanen, R., Ruokanen, L., Londesborough, S., Mehtonen, J. & Räsänen, S. 2005. Vesiympäristölle haitalliset ja vaaralliset aineet pintavesissä. Vesiensuojeludirektiivien tarkoittamien haitallisten aineiden ja prioriteettiaineiden toimeenpanoa valmistelevan työryhmän mietitintö. 8.6.2005, Helsinki. Saatavissa: http://www.ymparisto.fi/download.asp?contentid=36362

Shang, D. Y., Macdonald, R. W. & Ikonomou, M. G., 1999. Persistence of nonlyphenol ethoxylate surfactants and their primary degradation products in sediments from near a municipal outfall in the strait of Georgia, British Columbia, Canada, Environmental Science and Technology 33, 1366–1372.

Valtioneuvoston asetus 868/2010. Valtioneuvoston asetus vesiympäristölle vaarallisista ja haitallisista aineista annetun valtioneuvoston asetuksen muuttamisesta. Helsinki 7. lokakuuta 2010. Saatavissa: http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2010/20100868

Zhang, J., Yang, M., Zhang, Y. & Chen, M. 2008. Biotransformation of nonylphenol ethoxylates during sewage treatment under anaerobic and aerobic conditions, Journal of Environmental Sciences 20,135–141.

<mffilelist />